武都山区雷暴时空演变气候特征及灾害风险区划

甘肃省 陇南市气象局 肖志强 赵彦锋 刘 丽

武都山区雷暴时空演变气候特征及灾害风险区划

甘肃省 陇南市气象局 肖志强 赵彦锋 刘 丽

武都区地处青藏高原东侧边坡地带，辖区内沟壑纵横，高山河谷交错分布，素以“山大沟深”而著称。白龙江横贯全境，向东南流过，地势西北高，东南低，区内最高山峰为两水镇擂鼓山，海拔3 600 m，最低河谷为裕河曲家庵，海拔660 m，相对高差2 940 m，地域性小气候的特点十分明显。雷暴是武都区常见的一种自然灾害，主要在夏季局地强对流的中小尺度天气系统中产生，有很强的局地性和突发性，持续时间一般比较短，长则2～3 h，短则几分钟或十几分钟。雷暴往往伴随强阵性降雨和冰雹大风，影响夏收夏种农业生产，破坏电力设施，各种火灾，人、畜遭雷击伤亡的事故时有发生，对人民生命财产安全造成了严重威胁，影响了当地的工农业生产，阻碍了当地经济的发展。

2011年，甘肃省气象局将县级气象灾害防御规划列为该年度陇南市气象局的重点工作任务，陇南市气象局自筹资金、自立项目，经过近1年时间的努力，完成了县级气象灾害防御规划编写，并由武都区政府发文下发到各乡镇和有关部门。该规划科学分析了武都山区近40年来雷暴灾害发生变化的规律，通过对致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾减灾能力等多因子综合分析，利用GIS技术科学地制作出武都区雷暴风险区划，对指导武都山区科学规划、周密部署防雷减灾工作，进一步提高防雷暴能力，保障人民群众的生命财产安全，具有重要的作用。

根据武都区1971－2010年雷暴资料分析得出：武都区雷暴一般出现在4－9月，其中，5－8月集中出现最多，造成的灾损最为严重。近年来，雷暴发生的情况和资料分析的情况基本一致。本文，笔者结合武都区人口、GDP、耕地比等资料，利用ArcGIS软件，对该地区的雷暴现象进行了分析，得到了雷暴灾害危险性图层，将图层与承灾体易损性评价、灾害的孕灾背景进行叠加、合并和等级划分等操作， 最后得到了该地区的雷暴灾害风险评估及区域划分情况。结果表明，武都区雷暴危险性等级自西北向东南递减，雷暴灾害风险白龙江流域最高，东南部最低。

一、资料来源

雷暴资料由陇南市8县1区（武都区）气象站提供，资料数据是按照《地面气象观测规范》要求的方法进行测定、统计而得到的。人口、GDP、耕地比等资料由武都区统计局2011年年鉴提供。由于各乡镇气象站点稀少，因此，本文，笔者所用的各乡镇年雷暴日数平均资料为陇南市8县1区九个气象站1971－2010年的雷暴资料，利用各地地理信息建立经度、纬度、海拔高度与雷暴日数的多元线性回归方程，并以此进行统计分析。武都区年雷暴日数方程如下。

式（1）中，Y为年平均雷暴日数，X1为经度，X2为纬度，X3为海拔高度。

二、雷暴时空演变气候特征

武都区气象站经度为104°55′E，纬度为33°24′N，海拔高度1 079.1 m，对该气象站1971－2010年雷暴记录进行分析后发现，武都区共出现雷暴828 d，近30年整编平均雷暴日数22 d，雷暴一般出现在4－9月，平均初日4月16日，平均终日9月26日；一年中，雷暴发生的时间主要集中在5－8月，占总天数的76%。雷暴年际变化表明，进入21世纪后雷暴日发生天数变化不大，武都区雷暴日数年际变化如图1所示。

三、雷暴危险性等级分布

基于武都区及周边气象站历年雷暴资料，利用ArcGIS软件，可以得出雷暴危险性等级分布，如图2所示。

图2 武都区雷暴危险性等级分布

由图2可知，武都区雷暴危险性自西北向东南递减，白龙江流域的角弓、石门、两水、城郊、东江、城关、汉王雷暴危险性等级最高，东南部的月照、裕河、五马、玉皇、枫相雷暴危险性等级最低。

四、雷暴灾害风险区划

1.风险评估模型的建立。在对武都区气象灾害进行调查、统计和分析的基础上，通过对致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾减灾能力等因子的综合分析，构建气象灾害风险评价的框架、指标体系和分析模型，对气象灾害风险程度进行评价和等级划分；采用风险指数法、层次分析法、加权综合评分法等数量化方法，借助GIS绘制相应的风险区划图系，分为气象灾害高风险区、次高风险区、中等风险区、次低风险区和低风险区5级。

1.致灾因子危险性。指气象灾害的异常程度，主要是由气象致灾因子活动规模（强度）和活动频次（概率）决定的。一般来说，致灾因子强度越大，频次越高，气象灾害所造成的破坏损失越严重，气象灾害的风险也就越大。

2.孕灾环境敏感性。指受到气象灾害威胁的所在地区外部环境对灾害或损害的敏感程度。在同等强度的灾害情况下，敏感程度越高，气象灾害所造成的破坏损失越严重，气象灾害的风险也就越大。

3.承灾体易损性。指可能受到气象灾害威胁的所有人员和财产的伤害或损失程度，如人员、牲畜、房屋、农作物等。一个地区的人口和财产越集中，易损性越高，可能遭受的潜在损失就越大，气象灾害风险也越大。利用GIS技术将人口、GDP、耕地比数据空间化，采用1 000 m×1 000 m网格表示，由于承灾体对不同灾种的相对重要程度不同，因此在计算承灾体易损性时要赋予他们不同的易损性因子系统，根据武都区实际情况，确定出雷暴气象灾害的易损性因子权重系数，其中人口的权重系数为0.8，GDP的权重系数为0.2。

4.防灾减灾能力。指受灾区对气象灾害的抵御和恢复程度，包括应急管理能力、减灾投入资源准备等。防灾减灾能力越高，可能遭受的潜在损失就越小，气象灾害的风险也就越小。参照兰州市永登县气象灾害防御规划成果，建立灾害风险指数评估模型，具体如下。

式（1）中，DRI是灾害风险指数；H，E，V，R分别表示致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力因子指数；h，e，v，r表示相应的权重，在区划中通过专家打分，并根据武都区气象灾害实际情况，分别赋值0.5，0.2，0.2，0.1；Xk是指标k量化后的值；Wk为指标k的权重，表示各指标对形成气象灾害风险的主要因子的相对重要性；a为常数，用来描述防灾减灾能力对于减少总的DRI所起的作用，考虑武都区的实际情况，取0.5。

2.雷暴灾害风险区划。雷暴灾害风险是指雷击发生及其造成损失的概率，区划主要从致灾因子危险性、承灾体易损性两个方面进行分析。基于武都区雷暴危险性等级对分布致灾因子危险性进行分析；承灾体易损性分析则主要以人口密度、经济密度为基本要素。最后将上述两个方面内容进行加权叠加、合并进行等级划分，得到武都区雷暴风险区域划分，如图3所示。

图3 武都区雷暴风险区域划分

由图3可知，白龙江流域的城关、角弓、石门、东江、汉林、坪垭及马街、两水、蒲池、汉王、柏林、安化、城郊为雷暴高风险区；东南部的裕河及五马、枫相、三仓、月照为雷暴低风险区。

五、结论

1.武都区年平均雷暴日数为22天，一般集中出现在5－8月。

2.武都区雷暴危险性等级自西北向东南递减，白龙江流域的角弓、石门、两水、城郊、东江、城关、汉王雷暴危险性等级最高，年平均雷暴日数大于22天；东南部的月照、裕河、五马、玉皇、枫相雷暴危险性等级最低，年平均雷暴日数小于14天。

3.白龙江流域的城关、角弓、石门、东江、汉林、坪垭及马街、两水、蒲池、汉王、柏林、安化、城郊为雷暴高风险区；东南部的裕河及五马、枫相、三仓、月照为雷暴低风险区。

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